一种燃气热水系统及其自学习预热方法与流程

本发明涉及燃气热水系统技术领域，特别涉及一种燃气热水系统及其自学习预热方法。

背景技术：

目前市场上的各种带预热功能的燃气热水器，一定程度上实现了燃气热水器的即开即热功能，但是针对无回水管道的安装方式，在实现燃气热水器即开即热功能的同时，如何满足用户使用冷水的需求，目前还无相关产品问世。另外市场上也没有能判断出用户管道长度的燃气热水器，并且也无相关专利资料提及，因此，如何在实现即开即热功能的基础上，满足用户对冷水的即开即冷需求，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种燃气热水系统，以解决在实现即开即热功能的基础上，如何实现冷水即开即冷功能的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种燃气热水系统，包括燃气热水器、若干用水点以及连通所述燃气热水器与用水点的供水管路；所述供水管路包括由所述自来水管道并联至所述用水点的冷水管路，以及由所述燃气热水器的出水口并联至所述用水点的热水管路，所述热水管路和所述冷水管路的最远端设置有由热水管路流向冷水管路的单向阀；所述燃气热水器包括控制器、热交换器、水泵、进水口以及出水口，所述水泵设置在所述进水口处，所述水泵的入口与自来水管道连通，且所述水泵与所述控制器信号连接；其特征在于，在热交换器的进水端、出水端分别设置有与所述控制器信号连接的进水温度传感器、出水温度传感器，所述控制器根据进水温度传感器、出水温度传感器反馈的信号获得燃气热水器的最低温升，所述最低温升为燃气最小负荷燃烧时出水温度传感器检测到的温度减去进水温度传感器检测到的温度。

进一步地，在控制器上连接有操作显示器，在操作显示器上设有预热时间参数调节按键和加、减按键，用来调节预热时间的长短。

相对于现有技术，本发明提供的燃气热水系统具有以下优势：

1、能准确判断管道中水循环一圈所需要的时间t，并在下次预热时使水泵运转at秒，保证在循环管路中热水管路内充满热水，而冷水管路预热完成后仍为温水或冷水，彻底解决无回水管路情况下预热完成后无法使用冷水的问题，在实现“即开即热”的同时又能实现“即开即冷”模式。

2、通过设置预热时间参数调节按键，便于根据实际燃气热水器的实际安装情况自主调整下次预热时长，实用性好。

本发明的另一目的是提供一种用于上述燃气热水系统的自学习预热方法，以解决在实现即开即热功能的基础上，如何实现冷水即开即冷功能的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于上述燃气热水系统的自学习预热方法，包括如下步骤：

步骤一，设定所述燃气热水系统的自学习状态为状态一和状态二；

步骤二，在所述燃气热水系统启动预热功能后，识别所述燃气热水系统的自学习状态；

步骤三，若所述自学习状态为状态一，在满足预热启动条件的情况下，预热一个循环并记录水泵的运转时间t和预热后出水温度传感器检测到的温度t1，同时将自学习状态设置为状态二；

步骤四，若所述自学习状态为状态二，在满足预热启动条件的情况下，启动预热at秒，其中，a为大于0且小于1的系数。

进一步的，所述步骤三中的“满足预热启动条件”是指td<t-t0，其中，td为出水温度传感器实时监测到的温度，t为燃气热水器上设定的温度，且36℃≤t≤60℃，t0为温度差值，且3℃≤t0≤10℃。

进一步的，所述步骤三中“预热一个循环”是指循环水由燃气热水器的出水口a至单向阀b，再到自来水管道与燃气热水器的进水管连接点c，再到燃气热水器，再到出水口a循环一圈。

进一步的，所述步骤三中“预热一个循环”是指td＞t+m，且持续时间大于等于3秒，其中，m小于等于燃气热水器的最低温升。

进一步的，所述步骤四中的“满足预热启动条件”是指td<t-t0+m，其中，m小于等于燃气热水器的最低温升。

进一步的，所述自学习预热方法还包括以下步骤：

步骤五，当所述燃气热水系统在自学习状态为状态二的条件下进行预热时，记录每次启动预热后出水温度传感器所检测到的温度t2，并根据预热启动的次数计算t2的平均值，若该平均值与t1相比，上下浮动大于等于2时，则将自学习状态设置为状态一。

进一步的，所述燃气热水系统首次运行前，自学习状态默认设置为状态一。

进一步的，所述自学习预热方法还包括，在预热功能启动后，若出水温度传感器检测到的温度连续3秒大于66℃，或水泵连续运转超过20分钟，则停止预热功能，并停止运转水泵。

进一步的，所述a的取值范围为0.4≤a≤0.6。

进一步的，所述t0＝5℃。

进一步的，所述m＝5k。

相对于现有技术，本发明所述的燃气热水系统的自学习预热方法具有以下优势：

1、本发明所述的自学习预热方法，通过首次学习，精准计算管道中水循环一圈所需要的时间t，通过程序控制其下次预热时水泵运转at秒，保证在循环管路中热水管路内充满热水，而冷水管路预热完成后仍为温水或冷水，彻底解决无回水管路情况下预热完成后无法使用冷水的问题，在实现“即开即热”的同时又能实现“即开即冷”模式。

2、本发明所述的自学习预热方法，通过状态二下预热后平均温度的变化幅度感知外界环境、循环水流量等因素的变化，进而通过重新学习，重新计算管道中水循环一圈所需要的时间，实现预热时间的智能化调整，大大增强了用户体验感。

3、本发明所述的自学习预热方法，开启预热功能水泵运转前，先判断是否满足预热启动条件，不满足就暂时不启动热水器点火燃烧，直至满足条件为止，防止用户误操作，实现智能化容错功能。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的燃气热水系统的结构示意图；

图2为本发明实施例所述自学习预热方法的流程图。

附图标记说明：

1-水泵1，2-进水温度传感器，3-控制器，4-出水温度传感器，5-单向阀，6-热交换器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，为本实施例所述燃气热水系统的结构示意图，该燃气热水系统包括燃气热水器、若干用水点以及连通所述燃气热水器与用水点的供水管路，所述燃气热水器包括控制器3、热交换器6、水泵1、进水口以及出水口，所述水泵1设置在所述进水口处，所述水泵1的入口与自来水管道连通，且所述水泵1与所述控制器3信号连接，在所述出水口处设置有与所述控制器3信号连接的出水温度传感器4；所述供水管路包括由所述自来水管道并联至所述用水点的冷水管路，以及由所述燃气热水器的出水口并联至所述用水点的热水管路，所述热水管路和所述冷水管路的最远端设置有由热水管路流向冷水管路的单向阀5，该单向阀5将热水管路和冷水管路分隔为长度基本相同的两部分。在所述进水口处还设置有与所述控制器3信号连接的进水温度传感器2。具体的，所述进水温度传感器2设置在所述水泵1的出口至所述热交换器6之间的管路上。

如图中所示，a处为燃气热水器的出水口，b处为单向阀5，c处为自来水管道与燃气热水器的进水管的连接处。由a-b-c-水泵1-热交换器6-a可以构成一个循环水路，燃气热水器在启动预热时，就是再启动水泵1驱动循环水路里的水循环流动，同时，热水器点火以最低温升加热循环水路里的水。

本发明还公开了一种用于上述燃气热水系统的自学习预热方法，该方法的主要思想包括以下步骤：

步骤一，设定燃气热水系统的自学习状态为状态一和状态二，在燃气热水系统首次运行前，自学习状态默认设置为状态一；

步骤二，在燃气热水系统启动预热功能后，识别燃气热水系统的自学习状态；

步骤三，若自学习状态为状态一，在满足预热启动条件的情况下，预热一个循环并记录水泵1的运转时间t和预热后出水温度传感器4检测到的温度t1，同时将自学习状态设置为状态二；

步骤四，若自学习状态为状态二，在满足预热启动条件的情况下，启动预热at秒，其中，a的取值范围为0.4≤a≤0.6，具体由实际测试效果确定。在控制器3上连接有操作显示器，在操作显示器上设有预热时间参数调节按键。触摸启动该按键后，调节加减按键即可实现a值的调整。本实施例中，因冷水管和热水管的长度基本相同，所以a取值0.5，启动预热0.5t秒，也就是说，只预热半个循环；

步骤五，当所述燃气热水系统在自学习状态为状态二的条件下进行预热时，记录每次启动预热后出水温度传感器4所检测到的温度t2，并根据预热启动的次数计算t2的平均值，若该平均值与t1相比，上下浮动大于等于2时，说明燃气热水系统的外界环境、循环水流量等因素发生变化，则将自学习状态设置为状态一，以使下次预热时，重新开启自学习，重新计算水泵1运转时间t。

在上述步骤三中的“满足预热启动条件”是指td<t-t0，其中，td为出水温度传感器4实时监测到的温度，t为燃气热水器上设定的温度，通常，t的取值范围为36℃≤t≤60℃，t0为温度差值，可设定范围为3℃≤t0≤10℃，通常取t0＝5℃。

在步骤三中“预热一个循环”是指循环水由a-b-c-水泵1-热交换器6-a循环一圈，如何判定预热循环了一圈，通常是根据出水温度传感器4处的水温判定，若td＞t+m且持续时间大于等于3秒，则可认为预热了一个循环。上述的m小于等于燃气热水器的最低温升，由实际测试效果决定，本实施例取值m为5k。在步骤四中的“满足预热启动条件”是指td<t-t0+m，其中，m在本实施例取值为5k。为了保证系统的安全性，本实施例所述的自学习预热方法还包括，在预热功能启动后，若出水温度传感器4检测到的温度连续3秒大于66℃，或水泵1连续运转超过20分钟，则停止预热功能，并强制停止运转水泵1，并且检测到温度过高时燃气热水器温度闪烁显示，提示用户水温过高。

图2为本实施例所述自学习预热方法的流程图，以下将结合该流程图，进一步说明该自学习预热方法的详细流程。其中，学习成功标志位＝0即为上述的自学习状态为状态一，学习成功标志位＝1即为上述的自学习状态为状态二。

系统上电开机后进入自主学习模式，系统开启预热功能，并且满足预热启动条件td<t-t0，水泵1启动热水器点火燃烧；同时启动主控芯片定时器计时，出水温度传感器4采样温度记作t1，直至出水温度传感器4检测到温度t1≥t+m时水泵1停止，并且记录此次水泵1运转总时间记为t；管道中的水循环一圈后，热水器以最低温升燃烧，出水温度传感器4检测到的最低温升燃烧的温度差值m，m值由实际测试效果决定，一般取5k，此时学习成功标志位置为1，系统将预热水泵1运转时间αt保存在控制器3的存储器中，之后每次满足预热启动条件，水泵1运转固定时间；另外系统还受到安全限定条件的约束，不论何时系统均安全可靠的运行。

除此之外当热水器设置温度、外界环境、循环水流量等因素发生较大变化时，系统自动调整预热时间，系统是通过对出水温度传感器4进行采样，计算预热启动k次的温度平均值，与学习成功标志位为0时预热后出水温度传感器4检测到的温度t1进行比较，发现预热温度变化大于等于正负2度时，学习成功标志位由1变为0，系统自动重新学习，重新记录水泵1运转总时间记为t，这样不论其它任何影响预热温度的因素发生较大变化时，一定范围内始终保证无回水管道的安装方式在实现燃气热水器即开即热功能的同时，满足用户使用冷水的需求，大幅度提升用户体验感。

本实施例所述的燃气热水系统的自学习预热方法具有以下优势：

1、通过首次学习，精准计算管道中水循环一圈所需要的时间t，通过程序控制其下次预热时水泵1运转at秒，保证在循环管路中热水管路内充满热水，而冷水管路预热完成后仍为温水或冷水，彻底解决无回水管路情况下预热完成后无法使用冷水的问题，在实现“即开即热”的同时又能实现“即开即冷”模式。

2、通过状态二下预热后平均温度的变化幅度感知外界环境、循环水流量等因素的变化，进而通过重新学习，重新计算管道中水循环一圈所需要的时间，实现预热时间的智能化调整，大大增强了用户体验感。

3、开启预热功能水泵1运转前，先判断是否满足预热启动条件，不满足就暂时不启动热水器点火燃烧，直至满足条件为止，防止用户误操作，实现智能化容错功能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。